Нейробиологи из Массачусетского технологического института открыли механизм, позволяющий нейронам головного мозга сохранять баланс между стабильностью и гибкостью для долговременного хранения информации и адаптации к изменениям окружающей среды. Результаты их исследования были опубликованы в научном журнале Cell Reports.
В ходе исследования ученые установили, что пирамидальные нейроны сенсорной коры головного мозга содержат синапсы, обладающие различными степенями пластичности. Некоторые из этих синапсов сохраняют свою гибкость и способность к изменению, в то время как другие стабилизируются и становятся менее подверженными изменениям. Такая двойственность позволяет клеткам одновременно хранить ключевые данные о мире и адаптироваться к новым условиям.
Для проведения исследований команда изучала синапсы пирамидальных нейронов, взаимодействующих с таламусом через дендритные отростки. Используя комбинацию электрической стимуляции и молекулярной визуализации, ученые оценивали электрический потенциал клеток и уровень нейротрансмиттеров для определения реакции синапсов на стимулы.
Результаты показали, что синапсы на апикальных дендритах не изменяли свою силу в ответ на активацию, в отличие от других таких же синапсов. Это связано с отсутствием у этих синапсов рецепторов NMDA, которые обычно играют ключевую роль в процессах обучения и памяти, что делает их устойчивыми к изменениям.
Такая стабильность критически важна для передачи первичной визуальной информации от таламуса к пирамидальным нейронам. Эти синапсы обеспечивают точное считывание визуальных данных и помогают мозгу распознавать базовые визуальные сигналы, такие как формы и линии.
Результаты исследования могут оказать значительное влияние на разработку искусственных нейронных сетей, способных сохранять ранее приобретенные навыки без катастрофического забывания при обучении новым функциям. Существующий недостаток таких систем заключается в том, что они часто теряют возможность выполнять предыдущие задачи после обучения новой функции, что приводит к катастрофическому забыванию информации.
Источник: https://lenta.ru/news/2024/09/18/neuron/
